Aufgabenbeispiele von MGK Klasse 8

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Binär aus Dezimal

Beispiel:

Gib die Zahl 37 im Binärsystem an.

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20 = 1
21 = 2
22 = 4
23 = 8
24 = 16
25 = 32
26 = 64
27 = 128
28 = 256
29 = 512
...

Zuerst versuchen wir Schritt für Schritt die Zahl 37 als Summe von 2er-Potenzen (siehe rechts) zu schreiben:

37 = 32 + 5
= 32 + 4 + 1

= 1⋅32 + 0⋅16 + 0⋅8 + 1⋅4 + 0⋅2 + 1⋅1

Somit ergibt sich die Binärdarstellung von 37 = (10.0101)2

Dezimal aus Binär

Beispiel:

Gib die Zahl (1110.1111)2 im Dezimalsystem an.

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Als Dezimalzahl

20 = 1
21 = 2
22 = 4
23 = 8
24 = 16
25 = 32
26 = 64
27 = 128
28 = 256
29 = 512
...

Um die (für uns normale) Dezimalzahl zu berechnen, müssen wir einfach jede Ziffer mit der zugehörigen 2er-Potenz ihrer Stelle (siehe rechts) multiplizieren. Am besten tun wir das von rechts nach links:

(1110.1111)2 = 1⋅1 + 1⋅2 + 1⋅4 + 1⋅8 + 0⋅16 + 1⋅32 + 1⋅64 + 1⋅128= 239

Somit ergibt sich die Dezimaldarstellung von (1110.1111)2 = 239

ggT mit Primfaktoren

Beispiel:

Bestimme den größten gemeinsamen Teiler von 180 und 120.

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Wir erstellen zuerst die Primfaktorzerlegungen von den beiden Zahlen:

180
= 2 ⋅ 90
= 2 ⋅ 2 ⋅ 45
= 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 15
= 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 3 ⋅ 5

120
= 2 ⋅ 60
= 2 ⋅ 2 ⋅ 30
= 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 15
= 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 5

Jetzt gehen wir alle Primteiler, die in beiden Zerlegungen vorkommen, durch und stecken diese in ihrer gemeinsamen Potenz (also so oft, wie sie höchstens in beiden Zahlen vorkommen) in unsere neue Zahl:

2 ⋅ 2(die 2 kommt sowohl in 180 als auch 120 insgesamt 2 mal vor)

2 ⋅ 2 ⋅ 3(die 3 kommt sowohl in 180 als auch 120 insgesamt 1 mal vor)

2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 5(die 5 kommt sowohl in 180 als auch 120 insgesamt 1 mal vor)

Da 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 5 = 60 in beiden Primfaktorzerlegungen vorkommt, muss 60 auf jeden Fall ein Teiler von beiden Zahlen sein. Andererseits kann es keinen größeren gemeinsamen Teiler geben, denn sonst müsste ja in diesem größeren gemeinsamen Teiler noch ein weiterer gemeinsamer Primfaktor sein.

Unser größter gemeinsamer Teiler von 180 und 120 ist somit :
ggT(180,120) = 60

kgV mit Primfaktoren

Beispiel:

Bestimme das kleinste gemeinsame Vielfache von 42 und 50.

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Wir erstellen zuerst die Primfaktorzerlegungen von den beiden Zahlen:

42
= 2 ⋅ 21
= 2 ⋅ 3 ⋅ 7

50
= 2 ⋅ 25
= 2 ⋅ 5 ⋅ 5

Jetzt gehen wir jeden Primteiler, der in einer den beiden Zerlegungen vorkommt, durch und stecken diesen in seiner maximalen Potenz (also so oft, wie er höchstens in einer Zahl vorkommt) in unsere neue Zahl:

2(die 2 kommt in 42 insgesamt 1 mal vor)

2 ⋅ 3(die 3 kommt in 42 insgesamt 1 mal vor)

2 ⋅ 3 ⋅ 5 ⋅ 5(die 5 kommt in 50 insgesamt 2 mal vor)

2 ⋅ 3 ⋅ 5 ⋅ 5 ⋅ 7(die 7 kommt in 42 insgesamt 1 mal vor)

In 2 ⋅ 3 ⋅ 5 ⋅ 5 ⋅ 7 = 1050 sind nun alle Primteiler von 42 und alle Primteiler von 50 enthalten. Also ist 1050 ein Vielfaches von 42 und 50. Es muss auch das kleinste sein, denn bei einer noch kleineren Zahl würde mindestens ein Primfaktor von 42 oder 50 fehlen.

Das kleinste gemeinsame Vielfache von 42 und 50 ist somit :
kgV(42,50) = 1050

ggT mit Euklid' schem Algor.

Beispiel:

Berechne mit Hilfe des Euklid'schen Algorithmus den größten gemeinsamen Teiler von 300 und 30.

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Berechnung des größten gemeinsamen Teilers von 300 und 30

=>300 = 10⋅30 + 0

also gilt: ggt(300,30)=30

Binär und Dezimal aus Hexdezimal

Beispiel:

Gib die Zahl (3F)16 sowohl im Dezimal- als auch im Binärsystem an.

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Als Binärzahl

Jede Ziffer im Hexadezimalsystem kann in einen 4-er-Block im Binärsystem umgewandelt werden. Dazu zerlegen wir den Wert einfach als Summe der 2-er-Potenzen 8,4,2 und 1:

(3)16 = 3 = 2 + 1 = 1⋅2 + 1⋅1 = (11)2

(F)16 = 15 = 8 + 4 + 2 + 1 = 1⋅8 + 1⋅4 + 1⋅2 + 1⋅1 = (1111)2

Diese binären 4-er-Blöcke können dann einfach hintereinander gesetzt werden.

Somit ergibt sich die Binärdarstellung von (3F)16 = (11.1111)2

Als Dezimalzahl

20 = 1
21 = 2
22 = 4
23 = 8
24 = 16
25 = 32
26 = 64
27 = 128
28 = 256
29 = 512
...

Um die (für uns normale) Dezimalzahl zu berechnen, müssen wir einfach jede Ziffer mit der zugehörigen 2er-Potenz ihrer Stelle (siehe rechts) multiplizieren. Am besten tun wir das von rechts nach links:

(11.1111)2 = 1⋅1 + 1⋅2 + 1⋅4 + 1⋅8 + 1⋅16 + 1⋅32= 63

Somit ergibt sich die Dezimaldarstellung von (11.1111)2 = 63

alle Teiler einer Zahl

Beispiel:

Bestimme alle Teiler von 72 an:

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Wir suchen alle Teiler von 72. Dabei beginnen wir mit der 1 und testen die weiteren Zahlen.

Wenn eine Zahl ein Teiler von 72 ist, teilen wir 72 durch diese Zahl und erhalten so automatisch einen weiteren Teiler. Wir erhalten so also immer Teiler-Paare mit einem größerem und einem kleineren Teiler (die multipliziert wieder 72 ergeben).

Somit genügt es, nur die kleineren Teiler zu finden, weil wir ja so die Größeren automatisch mit erhalten.

1 ist Teiler von 72, denn 72 = 1 ⋅ 72, also ist auch 72 ein Teiler.

2 ist Teiler von 72, denn 72 = 2 ⋅ 36, also ist auch 36 ein Teiler.

3 ist Teiler von 72, denn 72 = 3 ⋅ 24, also ist auch 24 ein Teiler.

4 ist Teiler von 72, denn 72 = 4 ⋅ 18, also ist auch 18 ein Teiler.

5 ist kein Teiler von 72, denn 72 = 5 ⋅ 14 + 2.

6 ist Teiler von 72, denn 72 = 6 ⋅ 12, also ist auch 12 ein Teiler.

7 ist kein Teiler von 72, denn 72 = 7 ⋅ 10 + 2.

8 ist Teiler von 72, denn 72 = 8 ⋅ 9, also ist auch 9 ein Teiler.

Jetzt können wir das Ausprobieren beenden, weil wir ja bereits 9 bei den größeren Teiler drin haben, also kann es jetzt keine weiteren (kleine) Teiler mehr geben.

Richtig sortiert ergibt sich also für die Teilermenge von 72:
1, 2, 3, 4, 6, 8, 9, 12, 18, 24, 36, 72

Teilbarkeitsregeln rückwärts

Beispiel:

Bestimme eine Ziffer, die man für das Kästchen ⬜ einsetzen kann, damit 6⬜8 sowohl durch 3 als auch durch 4 teilbar ist.

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Wir schauen zuerst, welche Ziffern möglich sind, dass die Zahl durch 4 teilbar ist.
Dazu müssen wir ja nur die letzten beiden Stellen betrachten, also ⬜8.

Da an der letzten Stelle eine 8 steht, muss an der vorletzten Stelle eine gerade Zahl (also 0, 2, 4, 6 oder 8) stehen, damit sie durch 4 teilbar ist (weil eben nur 08, 28, 48, 68, 88 durch 4 teilbar sind).

Diese verbleibenden Möglichkeiten überprüfen wir nun noch auf Teilbarkeit durch 3.

0: Dann wäre die Zahl 608, für die Quersumme gilt dann: 6 + 0 + 8 = 14, also nicht durch 3 teilbar.

2: Dann wäre die Zahl 628, für die Quersumme gilt dann: 6 + 2 + 8 = 16, also nicht durch 3 teilbar.

4: Dann wäre die Zahl 648, für die Quersumme gilt dann: 6 + 4 + 8 = 18, also durch 3 teilbar.

6: Dann wäre die Zahl 668, für die Quersumme gilt dann: 6 + 6 + 8 = 20, also nicht durch 3 teilbar.

8: Dann wäre die Zahl 688, für die Quersumme gilt dann: 6 + 8 + 8 = 22, also nicht durch 3 teilbar.

Die einzige mögliche Ziffer ist also 4.

Summe von Primzahlen

Beispiel:

Schreibe 50 als Summe von zwei Primzahlen:

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Wir testen der Reihe nach alle Primzahlen, ob sie mit einer weiteren Primzahl die Summe von 50 bilden:

2 + 48 = 50, dabei ist 48 aber keine Primzahl

3 + 47 = 50, dabei ist 47 auch eine Primzahl

3 und 47 wären also zwei Primzahlen mit 3 + 47 = 50

Primfaktorzerlegung

Beispiel:

Bestimme die Primfaktorzerlegung von 44 :

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Wir testen der Reihe nach alle Primzahlen, ob sie Teiler von 44 sind und zerlegen dann immer die Zahl in die Primzahl und den anderen Faktor:

44
= 2 ⋅ 22
= 2 ⋅ 2 ⋅ 11